![](/user_photo/_userpic.png)
3400
.pdf![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX11x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
7.Zhidko E. A. Logical probability-information approach to modeling information security of protection objects: monograph / E.A. Zhidko, Voronezh. state. arh -stroit. un-t. Voronezh. 2016. 123 p.
8.Management of the technospheric security: a tutorial / EA. Zhidko Voronezh. state.arch.-builds. un-t.-Voronezh, 2013.159 p.
9.Zhidko E. A., Popova L. G. The human factor as an argument for the information security of the company // Information and Security. 2012. T. 15. No. pp. 265-268.
10.Zhidko E. A., Popova L. G Information and intellectual support for the management of the development of socio-economic systems // Vestnik of the Irkutsk State Technical University. 2014. No. 10 (93). pp. 12-19.
11.Zhidko E. A. Scientifically grounded approach to classification of information security threats // Information systems and technologies. 2015. No. 1 (87). pp. 132-139.
12.Sazonova, S.A. Generalized model for ensuring safety when managing heat supply systems / S.А. Sazonov // Bulletin of the Voronezh Institute of the State Fire Service of the Ministry of Emergencies of Russia. 2016. No. 3 (20). pp. 51-56.
13.Oleynik To. Ecological risks of economic (enterprise) activity: essence, principal views//Management of risk. 2000. - № 3. pp. 42–44.
14.Liakishev, M.S. With. The methodical approach to identification of economic-ecolog- ical risks in enterprise activity / M.S.Ljakishev//Economic sciences. – 2009. – № 8 (57). pp. 210214.
15.Totarenko G. S. System of a risk management of the company//Financial management.
-2006. - № 2, pp. 132–144.
10
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX12x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
УДК 614.821.3
ВРЕМЯ ПОДГОТОВКИ СПАСАТЕЛЬНОГО ПРЫЖКОВОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА
В. Л. Мурзинов
Мурзинов Валерий Леонидович, Воронежский государственный технический университет, д-р техн. наук, профессор кафедры техносферной и пожарной безопасности, e-mail: dr.murzinov@yandex.ru
Рассмотрено устройство спасательное прыжковое пожарное, представляющее собой пневматическую замкнутую полость. Этот класс спасательных средств используется для спасения падающих людей с высоты менее 30 метров. Эти средства достаточно эффективны и требуют небольшой набор технических действий для обслуживания. Рассмотренное спасательное устройство чаще используется при возникновении пожара в зданиях и сооружениях, не оборудованных средствами эвакуации. К достоинствам этого устройства можно отнести небольшое количество бойцов для подготовки средства к работе, простоту установки и малое время приведения спасательного устройства в рабочее состояние. В этом спасательном устройстве отсутствуют нагнетательные вентиляторы и другие технические устройства для подачи воздуха. Построена математическая модель времени наполнения внутренней полости спасательного средства.
Ключевые слова: пожар, устройство спасения падающих с высоты людей, пневматические спасательные средства, расход воздуха, математическое моделирование, время заполнения объёма.
Введение. Спасение жизни человека в |
средства имеют высокий риск получения |
||||||||||
условиях пожара является одной из основных |
травмы или требуют дополнительных мате- |
||||||||||
задач спасательных команд . Наиболее опасны |
риально-технических затрат. |
|
|
||||||||
пожары в зданиях и сооружениях с трудно |
Устройство спасательное прыжковое |
||||||||||
преодолеваемыми подъездными путями, не |
пневматическое. Наиболее эффективным яв- |
||||||||||
всегда оборудованными средствами эвакуа- |
ляется устройство спасения падающих с вы- |
||||||||||
ции с верхних этажей. В этом случае исполь- |
соты людей (рис. 1, рис. 2, рис. 3) [6]. Разра- |
||||||||||
зуют прыжковые спасательные средства [1]. |
|
ботка относится |
к |
области |
деятельности |
||||||
На |
сегодняшний |
день |
набор |
этихслужб министерства чрезвычайных ситуаций |
|||||||
средств не большой. Например, пожарными и |
(МЧС) и предназначено для спасения людей |
||||||||||
службами |
спасения |
применяется |
натяжноеи различных объектов |
при |
их |
эвакуации из |
|||||
спасательное полотно, которое удерживается |
высотных зданий и сооружений. |
|
|||||||||
бойцами в количестве 16 человек [2]. Надеж- |
Преимущества этого устройства обу- |
||||||||||
ность спасения этим средством мала , т.к. пло- |
словлены тем, что повышается надежность и |
||||||||||
щадь натянутого полотна не может |
бытьавтономность работы спасательной бригады. |
||||||||||
большой и располагается на небольшой вы- |
Спасательное устройство может быть приве- |
||||||||||
соте от земли. Путь торможения падающего |
дено достаточно быстро (десятки секунд) и с |
||||||||||
тела очень мал. Используются так же, относя- |
минимальным числом бойцов в рабочее -со |
||||||||||
щиеся |
к |
прыжковым |
спасательным |
-средстояние неограниченное количество раз. При |
|||||||
ствам, |
пневматические |
спасательные маты, |
длительном хранении спасательное устрой- |
||||||||
которые бывают двух типов: бескаркасные и |
ство, до момента его использования, сохра- |
||||||||||
с надувным каркасом [3]. Могут также приме - |
няет свою работоспособность и при хранении |
||||||||||
няться и архитектурно-строительные реше- |
не нуждается в необходимости проведения |
||||||||||
ния, такие |
как, установка |
дополнительных |
дополнительной |
проверки |
работоспособно- |
||||||
вышек около зданий [4, 5], что требует, соот- |
сти. |
|
|
|
|
||||||
ветственно, дополнительных затрат. |
Все эти |
|
|
|
|
|
© Мурзинов В. Л., 2018
11
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX13x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
|
Рис. 1. Устройство спасения падающих с высоты тел |
|
Устройство спасения падающих с вы- |
штанги 3 прикреплен тяговый фал 6 (трос, |
|
соты людей содержит пневмокамеру1, вы- |
служащий для подъема ), свободный конец ко - |
|
полненную из прочного гибкого эластичного |
торого выведен из пневмокамеры 1 наружу. |
|
материала и имеющую форму призмы. В бо- |
Устройство работает следующим обра- |
|
ковой стенке пневмокамеры 1 выполнен кла- |
зом. По прибытии подразделения МЧС к ме- |
|
пан 2 с возможностью пропускания воздуха |
сту чрезвычайной ситуации для спасания лю- |
|
только вовнутрь |
пневмокамеры1. Внутри |
дей, находящихся на высоте , бойцы подразде- |
пневмокамеры 1 |
установлены поворотные |
ления разворачивают устройство в положе- |
подпружиненные штанги 3, соединенные че- |
ние, показанное на рис.2. |
|
рез шарнир 4 с опорными штангами 5. К сво- |
|
|
бодному концу поворотной подпружиненной |
|
Рис. 2. Исходное положение устройства спасения падающих с высоты тел
На каждую опорную штангу5 стано- |
воздух из окружающей атмосферы. Натяже- |
вится один боец и берет в руки тяговый фал |
ние фалов 6 продолжается до тех пор, пока |
6. Затем по команде они натягивают фалы6, |
стенки пневмокамеры 1 натянутся, рис.3. |
тем самым поворачивая поворотные подпру- |
Фалы 6 освобождают от натяжения и |
жиненные штанги 3 вокруг шарниров 4. |
поворотные подпружиненные штанги3 за |
Внутренняя полость пневмокамеры 1 начнет |
счет упругого соединения с шарниром 4 и под |
увеличиваться и за счет образующегося в ней |
действием собственного веса перейдут в ис- |
разрежения через клапан 2 начнет поступать |
ходное положение, исключая травмирование |
12
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX14x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
падающего человека. Давление в пневмока- |
ного, что обеспечит гарантированное уплот- |
мере 1 под действием веса стенок пневмока- |
нение клапана 2 и сохранение формы пневмо - |
меры станет несколько больше атмосферкамеры 1 перед падением на него человека, рис.4.
Рис. 3. Последняя фаза процесса установки спасательного средства
Макет спасательного прыжкового пневматического устройства. В Воронежском государственном техническом университете разработан на кафедре техносферной и пожарной безопасности макет устройства для спасения падающих с высоты людей. На рис. 4 показана подготовка макета этого спасательного средства к установке.
Рис. 4. Подготовка макета спасательного средства к установке. Геометрические характеристики макета: A=2,5; B=2,5; H=1,5; d=0,5. а) Исходное положение макета спасательного средства. б) Процесс установки спасательного средства
Моделирование времени заполнения |
средств практически одинаковое. Для опреде- |
|||||
пневматической |
полости |
спасательноголения времени заполнения воздухом внутрен - |
||||
средства воздухом. Одним из важных пока- |
ней полости спасательного средства рассмот- |
|||||
зателей эффективности работы спасательного |
рим расчетную схему на рис.5. |
|
||||
устройства является время его развёртыва- |
Используя методику |
расчета |
времени |
|||
ния, включающее |
доставку |
спасательного наполнения |
воздухом внутренней |
полости |
||
средства, подготовительные операции и, соб- |
устройства спасения, показанную в работе |
|||||
ственно, наполнение внутренней полости[7], можно |
определить |
время |
установки |
|||
спасательного средства воздухом. Время пер- |
устройства спасения падающих с высоты лю- |
|||||
вых двух этапов для всех типов спасательных |
дей. |
|
|
|
13
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX15x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
Изменение объёма внутренней полости спасательного средства под действием натяжения фалов может быть записано в форме
dV |
= Q , |
(1) |
|
||
dt |
|
где Q – действительный, мгновенный расход воздуха в процессе заполнения, ì 3 c ; V – объем внутренней полости, м3; t – время, с.
Рис. 5. Расчётная схема для определения временных характеристик. а) Внешние геометрические характеристики устройства. б) Геометрические характеристики клапана
Условие равновесия клапана 2 (рис. 1, |
|
Перепад давления DP создается силой |
|||||||||
рис. 5б) будет опираться на следующие соот- |
натяжения фалов и может быть определён на |
||||||||||
ношения |
|
|
|
|
|
основе расчётной схемы на рис. 5б и рис. 6, |
|||||
D P × d 2 = G × sin j , x = d ×sin j , w = |
2DP , |
т.е. |
|
F1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
r |
|
DP = |
sin a , |
(3) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Q = x ×d ×w = d |
4 |
|
3 |
|
|
|
|
So |
|
||
2 ×DP 2 , |
(2) |
|
|
|
|||||||
|
где F |
1 – усилие, развиваемое одним бойцом, |
|||||||||
G |
r |
|
|||||||||
где ρ – плотность воздуха, êã ì |
3 ; d – ха- |
Н; a |
– угол между штангой и линией дей- |
||||||||
рактерный размер клапана для подачи воз- |
ствия усилия бойца; S o – площадь поверхно- |
||||||||||
сти спасательного средства, которую боец пе- |
|||||||||||
духа в полость, м; D P = Pa |
- PB – перепад дав- |
||||||||||
ления, обеспечивающий движение воздуха во |
ремещает, преодолевая сопротивление пере- |
||||||||||
пада давления DP , м2. |
|
||||||||||
внутреннюю полость устройства |
спасения, |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Па; j – угол поворота клапана; G – вес клапана, Н.
14
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX16x1.jpg)
Рис. 6. Расчётная схема для определения перепада давлений DP
Учитывая геометрические соотношения на рис. 6 выразим sina через угол b поворота штаги. Из расчётной схемы(рис.6) имеем
g = b - a , tgg = |
D |
|
, |
D = H sin b - h , |
|
L +H cosb |
|||||
|
|
|
|||
tg (b - a )= k 2 , |
(4) |
где h – высота расположения усилий прикладываемых бойцом, м; L – расстояние бойца
до поворотной |
штанги, м; k2 |
= |
Hsinb-h |
. |
|||
|
|||||||
|
|
|
|
Hcosb+L |
|||
После преобразований (5) получим |
|
|
|||||
tga = |
|
Lsinb+hcosb |
|
|
(5) |
||
H -hsinb+ Lcosb |
|||||||
|
|
|
Величина угла a в процессе установки спасательного средства меньше 30º, поэтому, не превышая 5%-ой погрешности, можно сделать замену
sin a » tg a ,
тогда соотношение (3) будет
DP = |
F1 |
|
Lsinb+hcosb |
. |
(6) |
So |
|
||||
|
|
H -hsinb+ Lcosb |
|
Из (6) видно, что перепад давления , создающий поток воздуха во внутреннюю полость спасательного средства, существенно зависит от угла поворота штанги, поэтому расходная характеристика также будут функцией угла поворота b. Уравнение (2) с учётом
(6) примет вид
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
d |
4 |
2 |
|
æ |
F |
Lsin |
b+ |
hcos |
b |
ö |
|
|
Q(b )= |
|
2 |
. (7) |
||||||||||
|
|
ç |
÷ |
|
|||||||||
|
× |
1 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
ç |
|
|
|
|
|
÷ |
|
|||
|
G |
r |
|
è |
So |
H -hsinb+ Lcosb ø |
|
Решением уравнения (1) будет
ò |
QdV(b )= òdt+C , |
(8) |
где C = 0 при V = 0 и t = 0 , тогда t o |
время |
наполнения воздухом внутренней полости устройства спасения представим в форме
t |
o |
= Vo |
dV |
. |
(9) |
|
|||||
|
ò0 |
Q(b ) |
|
||
|
|
|
Определим связь между объёмом спасательного средства и углом поворота штанги. Для этого рассмотрим изменяющийся объём спасательного средства как усеченную пирамиду с прямоугольным основанием. Объём усечённой пирамиды определим по формуле
b |
= 1 |
(S |
1 |
+ |
S1 S |
2 |
+ |
S |
2 )H p |
, (10) |
V ( ) |
3 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где S 1 = A × B , |
S 2 = |
S 1 × k 2 , |
k = 1 - xcos b , |
2H
x = , Hp =H sinb.
A2 + B 2
Примем допущения:
-H < A , B ;
-объём спасательного средства изменя-
ется от нулевого значения до максимального V o = A × B × H ;
-форма спасательного средства в конце фазы наполнения куб, в общем случае призма;
-промежуточная форма спасательного средства – пирамида усечённая, высота которой изменяется от нулевого значения до H .
Соотношение (9) запишем с учётом
15
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX17x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
(2), (8) при следующей замене пределов инте- |
и соотношение (9) примет вид |
|
|
|||||||||||||||||
грирования |
|
|
2 |
|
|
æ 1 |
(S1 + |
S1 S 2 |
ö¢ |
|
|
(11) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
+ S 2 )H p ÷ |
|||||||||||
V = 0 ® b = 0, ü |
p |
|
|
è 3 |
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|||||||
to = ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
db |
||||
|
|
pý |
0 |
|
4 |
|
|
|
|
æ |
|
F1 |
|
|
ö |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||
V =V |
® b = |
|
|
d |
|
2 |
× |
ç |
|
|
L sin b + h cos b |
÷ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ï |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
o |
|
|
G |
|
r |
ç |
|
S o |
|
÷ |
|
|
|
|||||||
|
|
2þ |
|
|
è |
|
H - h sin b + L cos b ø |
|
|
|||||||||||
|
Выводы. Соотношение (11) позволяет |
макета устройства спасения. Результаты экс- |
||||||||||||||||||
определить время наполнения воздухом внут - |
периментальной проверки показаны на рис . 7, |
|||||||||||||||||||
ренней полости устройства спасения падаю- |
где представлена зависимость времени запол - |
|||||||||||||||||||
щих с высоты людей по заданным парамет- |
нения внутренней полости макета устройства |
|||||||||||||||||||
рам этого устройства. |
спасения от силы натяжения фалов и точки |
|||||||||||||||||||
|
Адекватность полученного соотноше- |
экспериментальных данных. Построенная ма- |
||||||||||||||||||
ния (12) была проверена на макете устройства |
тематическая |
|
модель |
показывает |
|
хорошую |
||||||||||||||
спасения. Бойцы при развертывании этого ма - |
сходимость расчетных и экспериментальных |
|||||||||||||||||||
кета прикладывали к фалам усилия величи- |
данных при определении временного показа- |
|||||||||||||||||||
ной от 100 Н до 250 Н., при этом фиксирова- |
теля процесса подготовки устройства спасе- |
|||||||||||||||||||
лось время наполнения внутренней полости |
ния падающих с высоты людей. |
|
|
Рис. 7. Временная характеристика наполнения объема пневматической камеры макета устройства спасения при следующих параметрах: A=2,5, B=2,5, H=1,5, d=0,5.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Свод правил. Средства индивидуальной защиты и спасения людей при пожаре. Нормы и правила размещения и применения. – М.: МЧС России, 2009. – 16 с.
2.Мурзинов, В.Л. Инновационные средства спасения падающих с высоты тел в условия техногенных опасностей / В.Л. Мурзинов, О.В. Сушкова // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. 2013. № 3 (8). С. 9-13.
3.Пат. 2193905. Российская Федерация, МПК7 A62B 1/22. Устройство для спасения людей с высоких объектов в экстремальных ситуациях / Шайдурова Г. И.; Шатров В. Б.; Зарицкий В. И.; Кремлев А. Н.; Макаревич Ю. Л.; Севастьянов Р.В.; Каримов В.З.; заявл. 29.05.2001; опубл 10.12.2002.
4.Мурзинов, В.Л. Пневматическое средство эвакуации людей из горящего здания
/В.Л. Мурзинов, О.В. Сушкова // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. 2014.
№ 2 (11). С. 13-17.
5.Сушкова, О.В. Пневматическое средство эвакуации людей из горящего здания /
16
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX18x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
О.В. Сушкова, В.Л. Мурзинов // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2013. Т. 1. № 1 (2). С. 437-442.
6.Пат. 2335312 Российская Федерация, МПК7 А62В 1/22. Устройство для спасения падающих с высоты тел / Мурзинов В.Л. и др.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная лесотехническая академия. – № 2007104643/12; заявл. 06.02.2007 ; опубл. 10.10.2008, Бюл. № 28.
7.Мурзинов, В.Л. Моделирование временных характеристик устройства спасения падающих с высоты людей / В.Л. Мурзинов // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22. № 9.
С. 44-48.
PREPARATION TIME RESCUE HOPPING PNEUMATIC DEVICE
V. L. Murzinov
Murzinov Valery Leonidovich, Voronezh state technical University, doctor of technical Sciences, professor of technospheric and fire safety department, e-mail: dr.murzinov@yandex.ru
ABSTRACT
The device of rescue jump fire, which is a pneumatic closed cavity, is considered. This class of rescue equipment is used to rescue falling people from a height of less than 30 meters. These tools are quite effective and require a small set of technical actions for maintenance. The considered rescue device is more often used in the event of fire in buildings and structures not equipped with means of evacuation. The advantages of this device include a small number of fighters to prepare the means to work, easy installation and short time bringing the rescue device into working condition. This rescue device does not contain any pressure fans or other technical devices for air supply. A mathematical model of the time of filling the inner cavity of the rescue means is constructed.
Keywords: fire, device of rescue of people falling from height, pneumatic rescue means, air consumption, mathematical modeling, time of filling of volume.
REFERENCES
1.Set of rules. Personal protective equipment and rescue of people in case of fire. Rules and regulations of placement and application. – M.: the Ministry of emergency situations of Russia, 2009. - 16 p.
2.Murzinov, V. L. Innovative means of salvation falling bodies in terms of technological hazards / Murzinov L. V., Sushkova O. V. // Vestnik of Voronezh Institute of state fire service of EMERCOM of Russia. 2013. No. 3 (8). Pp. 9-13.
3.Pat. 2193905. Russian Federation, IPC7 A62B 1/22. Device for rescue of people from high objects in extreme situations / Shaydurova I. G.; Shatrov, V. B.; Zaritsky, V. I.; Kremlev A. N.; Makarevich, Y. L.; Sevastianov, V. R.; Karimov V. Z.; Appl. 29.05.2001; publ 10.12.2002.
4.Murzinov, V. L. Pneumatic means to evacuate people from a burning building / Murzinov L. V., Sushkova O. V. // Vestnik of Voronezh Institute of state fire service of EMERCOM of Russia. 2014. No. 2 (11). P. 13-17.
5.Sushkova, O. V. Pneumatic means of evacuation of people from the burning building / O. V. Sushkova, V. L. Murzinov / / problems of safety at liquidation of consequences of emergency situations. 2013. Vol.1. No. 1 (2). P. 437-442.
6.Pat. 2335312 Russian Federation mpk7 AND 62 IN 1/22. Device for rescue falling from a height of bodies / Murzinov V. L., etc.; applicant and patent holder of the Voronezh state forestry Academy. No 2007104643/12; Appl. 06.02.2007; publ. 10.10.2008, bul. No. 28.
7.Murzinov, V. L. Modeling of time characteristics of the device of rescue of people falling from height / V. L. Murzinov / / fire and explosion Safety. 2013. Vol. 22. No. 9. P. 44-48.
17
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX19x1.jpg)
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018
УДК 614.841:69
АНАЛИЗ ГРАФИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ЧИСЛЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОЖАРА
А. И. Беспалая, С. Д. Николенко, С. А. Сазонова
Беспалая Анна Игоревна, Воронежский государственный технический университет, студент группы Б1231, e-mail: anna.bespalaja@yandex.ru.
Николенко Сергей Дмитриевич, Воронежский государственный технический университет, канд. техн. наук, профессор кафедры техносферной и пожарной безопасности, е-mail: nikolenkoppb1@yandex.ru.
Сазонова Светлана Анатольевна, Воронежский государственный технический университет , канд. техн. наук, доцент кафедры техносферной и пожарной безопасности, е-mail: Sazonovappb@vgasu.vrn.ru.
Данная статья представляет собой анализ графических зависимостей, полученных при численной реализации интегральной математической модели пожара, с целью моделирования и анализа развития пожара, интегрирования системы уравнений пожара в среде MathCAD. Модель пожара в помещении численно реализована на основе математического интегрального описания пожара . В принятой за основу для вычислений интегральной математической модели пожара, усредненные термодинамические параметры состояния в совокупности входят в состав уравнений состояния, материального баланса пожара, кислородного баланса, баланса продуктов горения, баланса инертного газа, энергии и начальных условий. Выполнен анализ полученных результатов на основе построенных графических зависимостей.
Ключевые слова: математическая интегральная модель пожара, численная реализация, пожарная безопасность, стадии пожара, начальная стадия пожара, развитие пожара.
Введение. Интегральная |
математиче- |
скорость выгорания материала; V – свобод- |
|
ская модель пожара описывает в самом -об |
ный объем в помещении [1]. |
|
|
щем виде процесс изменения во времени со- |
При пожаре условия в помещении -ха |
||
стояния газовой среды в помещении. Газовая |
рактеризуются среднеобъемными |
парамет- |
|
среда, заполняющая помещение с проемами |
рами состояния, основные из которых плот- |
||
(окна, двери), есть открытая термодинамиче- |
ность, давление, температура. Среднеобъем- |
||
ская система. Данная система |
производит ная температура связана со |
среднеобъем- |
тепло- и массообмен с окружающей внешней |
ными давлением и плотностью, что показано |
|||||||||||
средой. Изменение параметров этой среды в формуле |
= |
|
|
|
. Данная формула - |
|||||||
описывается уравнениями пожара, приведен- |
это усредненное |
уравнение состояния среды, |
||||||||||
ными в статье. |
|
/ρ |
|
|
|
|
|
|||||
которая находится в помещении при пожаре. |
||||||||||||
Целью работы явился анализ графиче- |
Во многих случаях изменением свобод- |
|||||||||||
ских зависимостей, полученных при числен- |
ного объема можно пренебречь, считая |
|||||||||||
ной реализации интегральной математиче- |
V=const, тогда дифференциальное уравнение |
|||||||||||
ской модели пожара. Проектом предусмот- |
материального баланса пожара в помещении |
|||||||||||
рено использование среды MathCAD для ин- |
имеет вид: |
|
( |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
тегрирования системы уравнений пожара. |
|
|
|
|
|
|
|
, |
(1) |
|||
Условия развития пожара в помеще- |
|
|
|
уравнения |
|
|
||||||
нии. На рис.1 изображена схема развития по- |
где левая |
часть |
|
|
есть |
изменение |
||||||
|
= |
+ ψ − |
Г |
|
времени в |
|||||||
жара в помещении. Пунктирной линией обо- |
массы газовой |
среды |
за единицу |
|||||||||
интервале, равном dτ. |
Правая |
часть |
есть ал- |
|||||||||
значена контрольная поверхность, 1 – ограж- |
дения, 2 – проемы (окна, двери),3 – горящий |
гебраическая сумма потоков массы. |
|
|
материал, GГ– расход уходящих газов, GВ– |
|
расход поступающего холодного воздуха; ψ– |
|
© Беспалая А. И., Николенко С. Д., Сазонова С. А., 2018 18
![](/html/65386/27/html_Le8jol6lin.dVpQ/htmlconvd-5ropAX20x1.jpg)
|
|
= |
( |
− ) + |
(1 − ) − ψ( + |
|
|
Комплексная безопасность, Вып. 1(3), 2018 |
|
|
|||
Аналогичные рассуждения позволяют полу- |
|
|
|
|
|
|
чить дифференциальные уравнения баланса |
|
|
. |
(2) |
||
массы кислорода, баланса продуктов горения |
|
|
+ŋ ) |
|
|
и баланса инертного газа и уравнение энергии пожара. Уравнение баланса массы кислорода:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. Схема развития пожара в помещении |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
При пожаре концентрация кислорода в |
для которых задаются условиями, имею- |
||||||||||||||||||||||||||
уходящих газах в общем случае может отли- |
щими место в помещении перед началом по - |
||||||||||||||||||||||||||
чаться |
от среднеобъемной. |
Обычно она |
|
не- |
жара: |
при |
= 0 |
|
|
0 |
2 |
|
02 |
|
|
||||||||||||
значительно отличается от единицы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 01 3 |
|
03 |
. |
(6) |
|||||||||||||||||||
Уравнение |
|
|
баланса |
токсичного |
|
-про |
|
||||||||||||||||||||
дукта |
горения, образующегося |
при |
пожаре |
|
= |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
(двуокись углерода, окись углерода и пр.): |
|
|
совокупность – математическое |
||||||||||||||||||||||||
|
Данная = |
|
|
= |
|
|
= |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
) − |
|
|
|
описание пожара на уровне усредненных тер- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ |
|
|
|
|
|
модинамических параметров состояния. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
= |
−. |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
(3) |
Данные |
для |
|
|
расчета. Помещение |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
формы |
параллелепипеда |
с |
длинойl1, шири- |
|||||||||||||||
Уравнение − |
|
|
|
|
|
− |
|||||||||||||||||||||
баланса |
инертного |
газа– |
нойl2 и высотой 2h. Помещение имеет два от- |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
( |
|
− 1) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
газа, не участвующего в химических реак- |
крытых проема. Верхний прием расположен |
||||||||||||||||||||||||||
циях при пожаре (азот): |
|
( |
|
|
) − |
|
|
|
у потолка так, что координата центра проема |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
− |
ψ |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y2 ≈ 2h. нижний проем находится у пола. Ко- |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4) |
ордината его центра y1≈0. Размеры проема по |
|||||||||||||||
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
− |
вертикали малы по сравнению с высотой по- |
||||||||||||||||
Уравнение энергии пожара: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
− |
− |
|
|
|
|
г − . |
|
|
|
|
|
мещения. Площади верхнего и нижнего прое - |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
( |
− 1). |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
= |
ΨŋQн + |
|
|
+ |
(5) |
мов равны, соответственно, F1 и F2. Коэффи- |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
циенты сопротивления обоих проемов ξ1 и ξ2 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
пΨ |
− |
Представленные выше пять дифферис.2. ренциальных уравнений содержат шесть не - известных функций, начальные значения
19